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XFlow 概述 | 达索系统百世慧

概述

在现代产品创新的竞争世界中,行业要求在极端条件下对其产品的真实行为进行复杂的模拟; 例如车辆涉水,动力系统润滑和关键飞行动作,XFlow 提供基于粒子的Lattice-Boltzmann 技术,用于高保真计算流体动力学(CFD)应用,作为SIMULIA流体仿真产品组合的一部分。XFlow 最先进的技术使用户能够处理涉及高频率瞬空气动力学、真实移动的几何体、复杂多相流动、流固耦合(FSI)和气动噪声等复杂 CFD 问题。XFlow 的自动点阵生成和自适应细化功能可以将用户输入降至最低,最大程度的减少在一个典型 CFD 工作流程中耗费在网格创建和预处理阶段的精力和时间。这使得工程师能将其绝大部分时间用在设计和优化上,而不是耗时耗力在网格创建过程上。

采用XFlow 的离散化方法,表面复杂性也不是限制因素。用一小组参数就可以控制底层格子; 格子能够承受输入几何的质量,并适应运动部件的存在。XFlow 的高级渲染能力提供了真实的可视化,可以更加深入的了解流动和换热性能,使用户能够更快地做出明智的设计决策。

SIMULIA 流体模拟由三种互补技术驱动, 为客户提供可扩展的流体模拟,以满足广泛的实际应用需求。Dassault Systèmes SIMULIA 品牌致力于增强和扩展我们的流体模拟产品组合,为3DEXPERIENCE® 平台上的各种行业流程提供端到端解决方案。

独特的CFD 方法

在非平衡统计力学中,玻耳兹曼方程描述了介观尺度下的气体行为。玻耳兹曼方程能够再现流体动力学极限,同时也可以模拟应用于航空航天、微流体或甚至接近真空条件的稀薄介质。相对于标准多重弛豫时间(MRT),XFlow 中的散射算子是在中心矩空间中实现,自然地证明了伽利略不变性,代码的准确性和稳定性。

关键功能

• 单相流模型

• 自由表面流动模型

• 多相流模型

• 声学分析

• 热分析

• 共轭传热(CHT)边界条件

• 辐射蒙特卡洛模型

• 标量传输

• 离散相模型(DPM)

• 非牛顿流体

• 高级边界条件包括多孔介质和风扇模型

• 移动具有强制行为的部件

• 刚体运动可达六自由度

• 与Abaqus 和Simpack 联合仿真

• 使用Wave6 进行振动声学分析

• 可在3DEXPERIENCE 平台上通过Power'By 使用XFlow

软件环境

前处理、求解器和后处理的统一环境XFlow 为用户提供了一个独特新颖的界面和工作环境。前处理、求解器和后处理完全集成在同一UI 环境中。用户界面的布局是完全可配置的,工作区窗口是可移动的并且可以选择性的使用预先设置的显示。

前处理

由于是基于粒子法的,XFlow 背后的算法降低了对CAD 模型的要求。例如,在动力传动系统润滑分析中,一旦确定了一个连贯的流体体积,软件就不关心运动或交叉表面。

XFlow 减少了用户为定义流量特性和生成流体域而必须设置的参数数量。因此,几何结构的复杂性不是XFlow 中的限制因素。

后处理

XFlow 的后处理能力允许交互式可视化的解决方案,并且可以在计算的过程中允许数值分析。XFlow 通过导出到3DE 平台或第三方应用程序( 如Paraview 和EnsightGold)进行附加处理的工具。

技术特点

基于粒子无网格动力学求解器

XFlow 采用了一种新的基于粒子的动力学算法,该算法经过专门设计,能够以可访问的硬件快速执行。

XFlow 中的离散化方法避免了经典的网格划分过程,并且表面的复杂度不再是限制因素。

自适应尾迹细化

XFlow 自动选取用户需求的解析尺度,增加近边界结果的精度,动态地适应强梯度的存在以及增强尾迹的效果,可以更好的描述流场的发展。

一致的壁面模型

XFlow 使用非平衡壁函数来模拟边界层。该壁模型考虑了空气动力学分析中重要的引起流动分离的逆压梯度。此外,一旦靠近壁面的格子尺寸足够小以便直接分辨边界层中的流动,壁面模型就会自动禁用。

近似线性可扩展性能

共享内存并行(SMP)性能

即使在标准台式电脑上,XFlow 也可以快速,高效且易于使用。 XFlow 具有近线性可扩展性的多核技术进行了完全并行化。分布式内存并行(DMP)性能XFlow 也可以完美地集成到HPC 环境中,为更高要求的计算打开了广泛的可能性。 即使对于大量的节点,XFlow 的分布式求解器也可以高效扩展。

湍流模型:高保真度WMLES

XFlow 使用高保真度的壁面模型大涡模拟(WMLES)方法来进行湍流建模。基于壁面自适应局部涡流(WALE)粘度模型的最先进的LES 提供了一致的局部涡流粘度和近壁特性。

行业应用

汽车

• 整车空气动力学

• 涉水和喷漆流程

• 动力总成润滑

• 制冷及乘员舒适度

• 旋转车轮,悬挂系统和车辆超车

• 加油过程及水中行驶

土木建筑

• 建筑物,桥梁和其他建筑风荷载

• 海洋结构,大坝溢洪道和洪水的自由表面分析

• 室内空间的供热,空调和通风

• 污染物的扩散

航空航天

• 升力及阻力预测

• 压力和表面摩擦载荷分布

• 起落架部署

• 可变襟翼和旋转翼

• 飞行机动预测

• 跨音速/ 超音速流动

• 跨音速和超音速流动

船舶海洋

• 船体流体动力学

• 航行演习

• 晃动现象

• 波浪传播

能源动力

• 石油和天然气流动分析

• 风力发电机的空气动力学

• 水轮机和波浪能转换器分析

• 太阳能电池板上的风荷载

• 太阳能塔的自然对流

制造业

• 数据中心散热分析

• 阀门和泵的动态过程分析

• 模拟混合过程

• 高保真非牛顿粘度模型

过程时间:2500 万布点工作流程示例

XFlow 极大地减少了准备模拟和初始域离散化所花费的时间。 这使得在工程师和计算机时间成本的之间获得最佳的平衡。

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